فهرست مطالب

مجله مهندسی مکانیک
سال چهلم شماره 2 (پیاپی 60، پاییز و زمستان 1389)

  • تاریخ انتشار: 1389/10/11
  • تعداد عناوین: 8
|
  • بهزاد بینش، علی جزایری قره باغ، حمید ارونی صفحه 1
    در تحقیق حاضر نوارهای آمورف Co68.15Fe4.35Si12.5B15 توسط فرایند ریخته ریسی نوارهای عریض تولید شدند و به کمک آزمایش های پراش اشعه ایکس (XRD)، آنالیز حرارتی تفاضلی (DTA) و اندازه گیری خواص مغناطیسی مشخصه یابی شدند. انرژی فعال سازی تبلور نوارهای آمورف به روش DTA تحت نرخ های گرمایش مختلف و به کمک مدل های سینتیکی کیسینجر و اوگیس- بنت برابر با kJ/mol 5/673 تعیین شد. بررسی نتایج خواص مغناطیسی نوارهای آمورف عملیات حرارتی شده تحت اتمسفر گاز محافظ و در محدوده دمایی °C 560-300 به مدت زمان 60-15 دقیقه نشان داد که آنیل نوارهای ریخته ریسی شده تا دمای °C400 باعث افزایش مقدار القاء اشباع می شود، در حالی که با افزایش بیشتر دما، به دلیل تشکیل فازهای بلوری محلول جامد کبالت، Fe23B6 و Co13B7 خواص نرم مغناطیسی شدیدا افت می کند.
    کلیدواژگان: آمورف، ریخته ریسی نوارهای عریض، Co68، 15Fe4، 35Si12، 5B15، عملیات حرارتی، آنیل، خواص مغناطیسی نرم، تبلور
  • نوشین ترابیان، دهکردی، مهرداد پورسینا، محمد خطایی صفحه 9
    مکانیک آسیب ابزاری قدرتمند جهت پیش بینی و بررسی عیوب مکانیکی محصولات فرآیندهای متنوع شکل دهی فلزات بشمار می آید. بطور کلی مدل های گوناگونی جهت پیش بینی نحوه ی رشد و توزیع آسیب در فرآیندهای مکانیکی مختلف ارائه شده است. در این پژوهش از دو مدل آسیب نرم و FLD، به عنوان دو معیار آسیب شناخته شده، به منظور پیش بینی چگونگی رشد آسیب و پدیده ی پارگی ورق در فرآیند نورد سرد پیوسته استفاده می-شود. پارگی ورق در حین فرآیند نورد، یکی از مشکلات حائز اهمیت در نورد پیوسته ی ورق می باشد که تاثیر بسزایی در بالا رفتن هزینه و کاهش نرخ تولید دارد. از این رو، ارائه ی یک مدل توانمند به منظور پیش بینی و بررسی پارگی ورق و عوامل حاکم بر آن از اهمیت خاصی برخوردار است. تحقیق حاضر، ضمن تعیین پارامترهای مادی آسیب برای ورق فولاد مورد نظر از طریق انجام آزمایش، به ارائه ی یک مدل عددی مناسب و کارآمد جهت پیش بینی رشد آسیب در طول فرآیند نورد سرد پیوسته می پردازد. بدین منظور، خط نورد سرد پیوسته ی یک واحد نورد صنعتی به کمک کد اجزای محدود ABAQUS/Explicit و با اعمال معیار آسیب نرم و FLD شبیه سازی گردیده، صحت نتایج شبیه سازی با استفاده از اطلاعات به دست آمده از واحد نورد صنعتی تایید می شود. با مقایسه ی نتایج عددی با مشاهدات تجربی، بهترین مدل آسیب جهت بکارگیری در فرآیند نورد سرد پیوسته انتخاب و معرفی می شود تا بتوان با استفاده از آن، چگونگی رشد آسیب و عوامل موثر بر پارگی ورق را بررسی نمود. در پایان، به عنوان نمونه ای از کاربرد مدل ارائه شده در بررسی علل موثر بر پدیده ی پارگی، اثر تغییرات سرعت زاویه ای غلتک ها بر رشد آسیب در ورق بررسی می-گردد.
    کلیدواژگان: نورد سرد پیوسته، مدل آسیب نرم، مدل آسیب FLD، پارگی ورق
  • سید اسماعیل رضوی، علی معمارزاده صفحه 21
    در کارحاضر به بررسی تاثیر شکل، اندازه و آرایش انواع ریب ها در کانال هوا روی انتقال گرما و اصطکاک در رژیم های مختلف جریان پرداخته شده است. موانع شامل ریبهای مثلثی، ذوزنقه ای، مستطیلی، دایره ای و صفحه ای می باشند. مدل آشفتگی RNG k-ε و نیز روشSIMPLE با طرح بالادست مرتبه دوم برای گسسته سازی معادلات ناویر- استوکس و انرژی به کار رفته اند. تجزیه و تحلیل نتایج عددی و مقایسه آنها با دیگر نتایج عددی و تجربی موجود در ادبیات فن ارائه گردیده است. هدف از این پژوهش بررسی نحوه عملکرد ریبهای مختلف در گستره ای از اعداد رینولدز برای بهبود انتقال گرما در یک کانال می باشد. همچنین عملکرد و رفتار عددی مدلهای مختلف آشفتگی در اینجا بررسی شده است.
    کلیدواژگان: معادلات ناویر، استوکس جریان تراکم ناپذیر، کانال مستطیلی، روش حجم کنترل، ریب(موانع) و شیار، مدل، های آشفتگی
  • بهروز زارع، محمد بخشی، سلمان نوروزی، عبدالحمید گرجی صفحه 31
    به علت خاصیت شکل پذیری سرد پایین آلیاژهای آلومینیومی در فرآیند کشش عمیق، روش های متعددی برای شکل دهی و افزایش نسبت کشش این آلیاژها مورد مطالعه قرار گرفته است. هیدروفرمینگ ورق یکی از روش هایی است که قابلیت تولید قطعات با نسبت کشش بالا و از جنس های با شکل پذیری سرد پایین را تسهیل کرده است. در این مقاله، شکل دهی قطعات استوانه ای- نیم کروی از جنس آلیاژ آلومینیومی AA6063-T4 با استفاده از روش جدید کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی به صورت تجربی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. با بررسی مسیرهای فشار مختلف، تاثیر مسیر فشار بر روی پارگی و توزیع ضخامت قطعات شکل داده شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داده اند که با استفاده از فرآیند فوق و اعمال مسیر فشار مناسب می توان قطعات سالم با عمق کشش بالا و توزیع ضخامت یکنواختی را در یک مرحله شکل دهی کرد. همچنین در این مقاله با بکارگیری شبیه سازی اجزای محدود و تکنیک تاگوچی، روشی اصولی برای مطالعه و تحلیل همزمان تاثیر پارامترهای کلیدی شکل دهی، بر روی کیفیت شکل پذیری قطعات و تخمین ترکیب بهینه پارامترهای شکل دهی در فرآیند هیدروفرمینگ ورق ارائه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که فشار سیال بیشترین تاثیر را بر روی شکل پذیری قطعه کار در فرآیند هیدروفرمینگ ورق دارد. همچنین با استفاده از سنبه خشن تر، فاصله مابین سطح لبه محیطی قالب با سطح ورق گیر کمتر و شعاع ورودی بزرگتر شرایط شکل دهی بهتر خواهد شد.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ ورق، کشش عمیق هیدرودینامیکی، شبیه سازی اجزای محدود
  • سید رضاعلمی حسینی، حسین عربی صفحه 47
    فولادهای ماریجینگ گروهی از فولادها هستند که دارای استحکام و چقرمگی شکست بالایی می باشند. به منظور پایین نگهداشتن عناصر ناخالصی در این فولادها که برای ایجاد استحکام و چقرمگی بالا ضروری می باشد و همچنین به دلیل وجود عناصر آلیاژی فعال در آنها، استفاده از روش های ذوب، تصفیه و ریخته گری پیشرفته نظیر فرآیندهای تحت خلاء همواره در تولید فولادهای ماریجینگ مورد توجه بوده است. در این تحقیق فرآیند ذوب مجدد قوسی تحت خلاء بر روی دو فولاد ماریجینگ حاوی مقادیر 65/0 و 1 درصد وزنی تیتانیم که به روش ذوب القایی تحت خلاء تولید شده بودند، انجام شد. این فرآیند باعث شد علاوه بر کاهش اتم های گازی (تا میزان 14%)، بر میزان نرمی به اندازه 30% و بر مقدار مقاومت به ضربه فولاد در حدود 47 افزوده شود. همچنین با مقایسه دو فولاد 300C حاوی 65/0 و 1 درصد وزنی تیتانیم که به روش ذوب دوگانه (VIM + VAR) تولید شده اند، مشخص شد که افزایش تیتانیم از 65/0 به 1 درصد وزنی باعث افزایش اندکی در مقادیر استحکام و سختی و نیز کاهش ناچیزی در مقادیر انعطاف پذیری و مقاومت به ضربه فولاد می شود.
    کلیدواژگان: ذوب مجدد قوسی تحت خلاء، فولاد ماریجینگ 300C، ذوب القایی تحت خلاء، خواص مکانیکی، آخال، اتم، های گازی
  • رحمت الله قاجار، سعید مهرابیانی صفحه 57
    تحلیل حرارتی- مکانیکی استوانه جدار ضخیم با پوشش داخلی از جنس مواد تابعی تحت بار حرارتی و مکانیکی با در نظر گرفتن تنش های پسماند حرارتی انجام می شود.با استفاده از مدل استوانه چندلایه، با در نظر گرفتن شرایط پیوستگی در محل اتصال لایه ها و شرایط تعادل در راستای محور استوانه، مقادیر نیروی محوری هر لایه و فشار در محل اتصال لایه ها و در نتیجه توزیع تنش های پسماند حرارتی در استوانه و پوشش بدست می آیند. به منظور تحلیل ترموالاستیسیته با استفاده از مدل استوانه جدار ضخیم چند لایه، معادلات انتقال حرارت و ناویر برای هر لایه بصورت جداگانه حل و میدان تنش های حرارتی گذرا در استوانه و پوشش بر حسب زمان بدست می آیند.
    کلیدواژگان: استوانه پوشش دار، مواد تابعی، ترموالاستیسیته، تنش های حرارتی گذرا، تنش های پسماند حرارتی
  • حمید نیازمند، مرتضی عنبرسوز صفحه 67
    رفتار سیال رقیق که برای اجسام در ابعاد ماکرو معمولا در فشارهای به نسبت پائین ظاهر می شود، در کاربردهای باطول مشخصه میکرونی می تواند در فشار محیط وحتی در فشارهای بالاتر نیز روی دهد. ذرات کروی مثل قطرات مایع در سیستمهای پاششی به علت قطر میکرونی آنها می-توانند تا درجاتی رفتار رقیق سیال را تجربه نمایند. این رفتار سیال رقیق می تواند بر دینامیک ذرات و آهنگ انتقال حرارت آنها تاثیر قابل ملاحظه ای داشته باشد. به همین علت در این مقاله جریان حول یک کره تک دما در حوزه لغزش با شبیه سازی عددی، شرایط مرزی لغزش سرعت و پرش دما روی سطح کره، مطالعه شده است. با افزایش عدد نودسن، ضریب پسا و عدد نوسلبه دلیل کاهش گرادیان های سرعت و دما روی سطح کره کاهش قابل ملاحظه ای می یابند. میزان این کاهش متناسب با اعداد رینولدز، نودسن و پرنتل است. اثرات میزان رقت سیال که با عدد نودسن بیان می شود بر دینامیک جریان روی کره شامل ناحیه جدایش، طول دنباله، توزیع چرخش اطراف کره به تفصیل در حوزه بررسی شده است. همچنین روابطی برای کاربردهای عملی محاسبه ضریب پسا و عدد نوسل در حوزه لغزش (اعداد نودسن کوچکتر از 0. 1) بر حسب اعداد رینولدز و نودسن ارائه شده است.
    کلیدواژگان: لغزش، کره، انتقال گرما، ضریب پسا، عدد نوسل، عدد نودسن
  • محمدحسن توفیقی، نصیرالدین طوسی، فرید نجفی، سید حسین ساداتی، علی اصغر جعفری صفحه 79
    شیرهای هیدرولیکی رفتارهای غیرخطی متنوعی را به نمایش می گذارند. در بسیاری از کاربردها، مدل های اجزای هیدرولیک می توانند به صورت ساده و خطی فرض شوند، لکن در کاربردهای دقیق، عبارات غیرخطی مذکور نمی توانند صرف نظر گردند. برای استخراج مدل شیر کنترل جریان اسپولی چهارراهه، از ترکیب دو معادله غیرخطی جریان عبوری از روزنه شیر استفاده می گردد.
    در این مقاله یک مدل یکپارچه برای شیرهای کنترل جریان اسپولی ارائه می گردد و اثر انطباق اسپول بر روی خواص سیستم هیدرولیک مدار باز مورد تحلیل قرار می گیرد. معادلات ریاضی غیرخطی حاصله، دبی ها را از طریق پورت های شیر به پارامترهای آن مرتبط می سازند. دبی ها به صورت توابعی پیوسته و غیرخطی از پارامترهای انطباق و نیز پارامترهای متعارف شیر بیان شده اند.
    این معادلات برای انواع مختلف شیرهای کنترل جریان اسپولی قابل استفاده می باشند و حالات شیرهای انطباق بحرانی، فرا انطباقی و فرو انطباقی را پوشش می دهند. هندسه عرض اسپول به تنهایی توسط پارامترهای مدل کنترل می شوند. عدم تساوی عرض اسپول ها و موقعیت خنثی نامتعارف اسپول های شیر نیز می تواند با استفاده از این مدل شبیه سازی شود.
    کلیدواژگان: سیستم سرو هیدرولیک، شیر کنترل جریان، پارامتر انطباقی، مدل سازی غیر خطی، شبیه سازی
|
  • B. Binesh, A. Jazayeri Gharehbagh, H. Arooni Page 1
    Amorphous Co68. 15Fe4. 35Si12. 5B15 ribbons were prepared by planar flow casting process and characterized by x-ray diffractometry (XRD)، differential thermal analysis (DTA) and magnetic measurements. Activation energy of amorphous to crystallization transition was estimated at various heating rates by two well-known Kissinger and Augis & Bennet (A&B) methods using DTA results، and was found to be around 673. 5 kJ/mol. The magnetic properties of amorphous ribbons heat treated under protective gas atmosphere at temperatures in the range of 300-560 °C for 15 to 60 minutes revealed that the annealing of as-spun ribbons up to 400 °C leads to an increase in the magnetic saturation induction، while severe deterioration of soft magnetic properties were observed with further increasing the temperature، due to formation of some crystalline phases، such as cobalt solid solution، Fe23B6 and Co13B7 phases.
    Keywords: Amorphous, Planar flow casting, Co68.15Fe4.35Si12.5B15, Heat treatment, Annealing, Soft Magnetic properties, Crystallization
  • N. Torabian Dehkordi, M. Poursina, M. Khataei Page 9
    Continuum damage mechanics is a powerful tool for predicting mechanical defects in the final products of metal forming processes، including tandem cold rolling. Generally speaking، there are various criteria to predict damage evolution in different processes. In the present study، the ductile damage model and the FLD criterion، as two widely used damage models، are employed and compared in order to predict strip tearing in tandem cold rolling process. Strip tearing is one of the manufacturing issues which can considerably raise the production costs. Therefore، it is necessary to develop an effective numerical model to predict strip tearing and analyze the effective factors which are related to this phenomenon. In this work، an industrial five-stand cold rolling mill is simulated using ABAQUS/Explicit finite element code. The ductile and FLD damage criteria are implemented and utilized to predict damage evolution through the strip. The damage parameters of material are determined from experiments. By comparison of numerical results with experimental observations، the more accurate and efficient damage model is selected and introduced. Finally the effect of the variations of angular velocity of the work rolls on damage evolution is investigated by applying the introduced damage model.
    Keywords: Tandem cold rolling, ductile damage model, FLD damage model, strip tearing
  • S. E. Razavi, A. Memarzadeh Page 21
    Present work investigates the effect of geometry، size and arrangement of ribs in an air channel on the heat transfer and friction at various regimes. The obstacles include the triangular، trapezoidal، rectangular، and circular riblets. The RNG k-ε turbulence model along with SIMPLE algorithm and second-order upwind method have been used for discretization of Navier-Stokes and energy equations. The numerical solutions have been compared with their experimental and numerical counterparts. The aim of this research is analyzing the performance of various riblets at different flow conditions and the behavior of numerical scheme.
    Keywords: Navier, Stokes Equations, Rectangular Channel, Control Volume Method, Riblet Turbulence Model, Groove
  • B.Zareh, M.Bakhshi, S.Nourouzi, A.H.Gorji Page 31
    Due to the bad cold-formability of aluminum alloys in deep drawing process، many forming methods have been explored to increase the drawing ratio of these alloys. Sheet Hydro-Forming is one of the processes that can be used to the forming of cups with high drawing ratio from bad cold-formability materials. In this paper، the forming of AA6063-T4 aluminum alloy hemispherical-cylindrical cups by hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure were investigated experimentally and analyzed using finite element simulation. By examining several pressure paths، the effect of pressure path on bursting and thickness distribution of the sheet was studied. The results indicated that by using this process and applying an appropriate pressure path، the sound cups، with high drawing ratio and uniform thickness distribution could be formed in one stage. Also، in this paper by using FE simulation and Taguchi technique، a systematically method was developed to analyze the effects of the forming parameters on the quality of part formability and determine the optimal combination of the forming parameters for sheet Hydro-Forming process. The results of analysis indicated that fluid pressure has the greatest influence on the part formability in sheet Hydro-Forming process. And also by using rough punch، lower gap between die rim block and blank holder and greater die entrance radius the formability of sheet will be improved.
    Keywords: Sheet Hydro, Forming, hydrodynamic deep drawing, Finite element simulation
  • S. R. Elmi Hosseini, H. Arabi Page 47
    Maraging Steels are a group of steels having high strength and toughness. Presence of inclusions in these steels are harmful for their strength and toughness. Also، there are some active elements within these steels. Therefore، application of advanced melting، refining and casting processes such as vacuum processes are used greatly in production of maraging steels. In this research two C300 maraging steel with 0. 65 and 1 wt% Ti were casted firstly in VIM furnace. Then samples subjected to VAR process in order to study the effects of this process on mechanical properties، inclusions content and gas atoms within the steel. The results show that during VAR process of the bars casted in VIM furnace، the total N and O gases reduced to 14%، ductility and resistane to impact increased up to 30% and 47%، respectively. Comparison of these two steels that produced by VIM+VAR showed that increasing of titanium from 0. 65 to 1 wt% causes marginal increasing in strength and hardness and marginal decreasing in ductility and resistance to impact of steel.
    Keywords: Vacuum Arc Remelting (VAR), C300 Maraging Steel, Vacuum Induction Melting (VIM), Mechanical Properties, Inclusion, Gas Atoms
  • R. Ghajar, S. Mehrabiani Page 57
    Thermo-mechanical analysis of a thick-walled cylinder with internal functionally graded (FGM) coating under thermal and mechanical loading along with the consideration of the effect of thermal residual stresses is carried out. Using multilayer assumption for the coating، and applying the continuity and equilibrium conditions at the interfaces، the axial forces and pressures at the interfaces and thermal residual stress in the cylinder and its coating are obtained. In order to perform a thermoelastic analysis using multilayer assumption، heat conduction and Navier equations are solved at each layer، and the transient thermal stress distributions in the cylinder and its coating are obtained.
    Keywords: Cylinder with Coating, Functionally Graded Material (FGM), Thermoelasticity, Transient Thermal Stresses, Thermal Residual Stresses
  • H. Niazmand, M. Anbarsooz Page 67
    Rarefied flow behavior which is often appears in relatively low pressures for macro sized devices, might also occur at atmospheric or even higher pressures for the applications with micron-sized characteristic lengths. Spherical particles such as fuel droplets injected in combustion systems can experience rarefied flow to some degrees due to their micron-size diameters. This rarefied flow behavior can have dramatic influences on particle dynamics and heat transfer rate. Therefore, in this paper flow over an isothermal sphere in the slip flow regime 10-3 Keywords: slip, sphere, heat transfer, drag coefficient, Nusselt number
  • M. H. Toufighi, F. Najafi, S. H. Sadati, A. A. Jafari Page 79
    The hydraulic valves display various nonlinear behaviors. In many applications، the models of hydraulic components can be assumed to be simple and linear، but in the precise applications، the nonlinear terms can not be ignored. To derive an appropriate model for a four-way flow control valve، a combination of two nonlinear equations derived for the valve orifice is used. In this paper،a complete nonlinear model for the flow control valves is presented and the effect of lapping parameter on the properties of a open-circuit hydraulic system is analyzed. The resulting nonlinear equations relate the flow rates to the valve parameters through the ports. The flow rates have expressed in the continuous and nonlinear functions including lapping parameter and some conventional parameters of the valves. These equations are applicable for various types of flow control valves and cover all of lapping modes of spools such as critical lapped، overlappd، and underlapped. The land geometry of the valve is controlled by the model parameters. Wide disparity of the lands and unusual null position can also be simulated using this model.
    Keywords: Hydraulic servo, system, flow control valve, lapping parameter, Nonlinear modeling, Simulation